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新型高性能陶瓷燃料电池:运行温度降低,可使用丁烷燃料
2020年04月28日 发布 分类:技术前沿 点击量:431
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最近,韩国科学技术研究院宣布,韩国科学技术研究院能源材料研究中心的Son Ji-Won博士的研究团队开发了一种高性能薄膜陶瓷燃料电池,可以600℃以下的中低温下使用丁烷燃料。

 

由于丁烷可以液化,便于储存和携带,这项新技术有望将陶瓷燃料电池的应用范围扩大到电动汽车、机器人和无人机等便携式和移动应用领域。此前,陶瓷燃料电池由于其高温运行特性,被认为仅应用于大容量发电系统

高温陶瓷燃料电池的局限

一般来说,陶瓷燃料电池工作温度都在800以上,这是因为在高温条件下,就能使用廉价的催化剂,如镍而聚合物电解质燃料电池这样的低温燃料电池,就需要使用高价铂催化剂来补充其低催化活性。高温燃料电池还有另一个优点就是能使用除纯氢以外的各种燃料,如液化石油气和液化天然气,不仅效率高而且排放量还低。

然而,具有讽刺意味的是,尽管高温燃料电池使用廉价的催化剂,但它的运行需要昂贵的耐火材料和制造技术。另外由于系统的高温运行特性,使其开关过程耗时较长,限制了高温燃料电池在大型静止发电系统中的应用。

 

目前,世界各地的许多研究团队都在致力于薄膜陶瓷燃料电池的研究,希望能得到既在低温下运行又不会造成性能损失的电池产品。但不幸的是,低温操作会导致陶瓷燃料电池失去可使用各种燃料的重要优势。当陶瓷燃料电池的镍催化剂与甲烷、丙烷、丁烷等烃类燃料配合使用时,燃料转化过程中产生的碳会沉积在镍表面,随着温度的降低,这种情况会越来越恶化,最终导致电池报废。

陶瓷燃料电池的新进展

Son Ji-Won 博士的研究小组通过采用薄膜技术,结合更容易转化燃料的高性能二级催化剂,解决了这个问题。通过交替沉积二级催化剂和主催化剂层,研究小组能够有效地将二级催化剂分布在燃料电极最靠近电解液的部位。通过这种方法,可以控制少量但有效定位的二级催化剂的掺入。

利用这种方法,KIST研究小组能够成功地将钯(Pd)、钌(Ru)和铜(Cu)等在低温下具有高催化活性的二级催化剂应用于纳米结构燃料电极。他们证实了新开发的薄膜基陶瓷燃料电池在中低温(500-600)下高性能运行,而且还能使用丁烷这种非常便宜的燃料。

来源:韩国科学技术研究院

粉体圈 Coco编译

 


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